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2017年9月21日 星期四

丁酉(鸡)年八月初二

RAID - 概述 [回目录]

RAID是“RedundantArrayofIndependentDisk”的缩写,中文意思是独立冗余磁盘阵列。冗余磁盘阵列技术诞生于1987年,由美国加州大学伯克利分校提出。
RAID磁盘阵列(RedundantArrayofIndependentDisks)
简单地解释,就是将N台硬盘通过RAIDController(分Hardware,Software)结合成虚拟单台大容量的硬盘使用,其特色是N台硬盘同时读取速度加快及提供容错性FaultTolerant,所以RAID是当成平时主要访问Data的Storage不是BackupSolution。
在RAID有一基本概念称为EDAP(ExtendedDataAvailabilityandProtection),其强调扩充性及容错机制,也是各家厂商如:Mylex,IBM,HP,Compaq,Adaptec,Infortrend等诉求的重点,包括在不须停机情况下可处理以下动作:
RAID磁盘阵列支援自动检测故障硬盘;
RAID磁盘阵列支援重建硬盘坏轨的资料;
RAID磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘备援HotSpare;
RAID磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘替换HotSwap;
RAID磁盘阵列支援扩充硬盘容量等。
一旦RAID阵列出现故障,硬件服务商只能给客户重新初始化或者REBUILD,这样客户数据就会无法挽回。因此对RAID0、RAID1、RAID5以及组合型的RAID系列磁盘阵列数据恢复,出现故障以后只要不对阵列作初始化操作,就有机会恢复出故障RAID磁盘阵列的数据。

RAID - 简介 [回目录]

RAID简单的说,RAID是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘),从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别(RAID Levels)。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后,利用备份信息可以使损坏数据得以恢复,从而保障了用户数据的安全性。在用户看起来,组成的磁盘组就像是一个硬盘,用户可以对它进行分区,格式化等等。总之,对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是,磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多,而且可以提供自动数据备份。

简单地解释,就是将N台硬盘透过RAID Controller(分Hardware,Software)结合成虚拟单台大容量的硬盘使用,其特色是N台硬盘同时读取速度加快及提供容错性Fault Tolerant,所以RAID是当成平时主要访问Data的Storage不是Backup Solution。

在RAID有一基本概念称为EDAP(Extended Data Availability and Protection),其强调扩充性及容错机制, 也是各家厂商如:MylexIBMHPCompaqAdaptecInfortrend等诉求的重点,包括在不须停机情况下可处理以下动作:
RAID 磁盘阵列支援自动检测故障硬盘;
RAID 磁盘阵列支援重建硬盘坏轨的资料;
RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘备援 Hot Spare;
RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘替换 Hot Swap;
RAID 磁盘阵列支援扩充硬盘容量等。

一旦RAID阵列出现故障,硬件服务商只能给客户重新初始化或者REBUILD,这样客户数据就会无法挽回。因此对RAID0、RAID1、RAID5以及组合型的RAID系列磁盘阵列数据恢复,出现故障以后只要不对阵列作初始化操作,就有机会恢复出故障RAID磁盘阵列的数据。

RAID技术的两大特点:一是速度、二是安全,由于这两项优点,RAID技术早期被应用于高级服务器中的SCSI接口的硬盘系统中,随着近年计算机技术的发展,PC机的CPU的速度已进入GHz 时代。IDE接口的硬盘也不甘落后,相继推出了ATA66和ATA100硬盘。这就使得RAID技术被应用于中低档甚至个人PC机上成为可能。RAID通常是由在硬盘阵列塔中的RAID控制器或电脑中的RAID卡来实现的。

RAID - 功能 [回目录]

1.扩大了存贮能力 可由多个硬盘组成容量巨大的存贮空间。

2.降低了单位容量的成本 市场上最大容量的硬盘每兆容量的价格要大大高于普及型硬盘,因此采用多个普及型硬盘组成的阵列其单位价格要低得多。

3.提高了存贮速度 单个硬盘速度的提高均受到各个时期的技术条件限制,要更进一步往往是很因难的,而使用RAID,则可以让多个硬盘同时分摊数据的读或写操作,因此整体速度有成倍地提高。

4.可靠性 RAID系统可以使用两组硬盘同步完成镜像存贮,这种安全措施对于网络服务器来说是最重要不过的了。

5.容错性 RAID控制器的一个关键功能就是容错处理。容错阵列中如有单块硬盘出错,不会影响到整体的继续使用,高级RAID控制器还具有拯救功能。

6.对于IDE RAID来说,目前还有一个功能就是支持ATA/66/100。RAID也分为SCSI RAID和IDE RAID两类,当然IDE RAID要廉价得多。如果主机主板不支持ATA/66/100硬盘,通过RAID卡,则能够使用上新硬盘的ATA/66/100功能。

RAID - 技术规范 [回目录]

(1)RAID技术规范简介

  (1)RAID技术规范简介
  冗余磁盘阵列技术最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,以降低大批量数据存储的费用,同时也希望采用冗余信息的方式,使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失,从而开发出一定水平的数据保护技术,并且能适当的提升数据传输速度。
  过去RAID一直是高档服务器才有缘享用,一直作为高档SCSI硬盘配套技术作应用。近来随着技术的发展和产品成本的不断下降,IDE硬盘性能有了很大提升,加之RAID芯片的普及,使得RAID也逐渐在个人电脑上得到应用。
  那么为何叫做冗余磁盘阵列呢?冗余的汉语意思即多余,重复。而磁盘阵列说明不仅仅是一个磁盘,而是一组磁盘。这时你应该明白了,它是利用重复的磁盘来处理数据,使得数据的稳定性得到提高。
  (2)RAID的工作原理
  RAID如何实现数据存储的高稳定性呢?我们不妨来看一下它的工作原理。RAID按照实现原理的不同分为不同的级别,不同的级别之间工作模式是有区别的。整个的RAID结构是一些磁盘结构,通过对磁盘进行组合达到提高效率,减少错误的目的,不要因为这么多名词而被吓坏了,它们的原理实际上十分简单。问了便于说明,下面示意图中的每个方块代表一个磁盘,竖的叫块或磁盘阵列,横称之为带区。
  (3)RAID规范
  主要包含RAID0~RAID7等数个规范,它们的侧重点各不相同,常见的规范有如下几种:
  RAID0:无差错控制的带区组
  要实现RAID0必须要有两个以上硬盘驱动器,RAID0实现了带区组,数据并不是保存在一个硬盘上,而是分成数据块保存在不同驱动器上。因为将数据分布在不同驱动器上,所以数据吞吐率大大提高,驱动器的负载也比较平衡。如果刚好所需要的数据在不同的驱动器上效率最好。它不需要计算校验码,实现容易。它的缺点是它没有数据差错控制,如果一个驱动器中的数据发生错误,即使其它盘上的数据正确也无济于事了。不应该将它用于对数据稳定性要求高的场合。如果用户进行图象(包括动画)编辑和其它要求传输比较大的场合使用RAID0比较合适。同时,RAID可以提高数据传输速率,比如所需读取的文件分布在两个硬盘上,这两个硬盘可以同时读取。那么原来读取同样文件的时间被缩短为1/2。在所有的级别中,RAID0的速度是最快的。但是RAID0没有冗余功能的,如果一个磁盘(物理)损坏,则所有的数据都无法使用
  RAID1:镜象结构
  对于使用这种RAID1结构的设备来说,RAID控制器必须能够同时对两个盘进行读操作和对两个镜象盘进行写操作。通过下面的结构图您也可以看到必须有两个驱动器。因为是镜象结构在一组盘出现问题时,可以使用镜象,提高系统的容错能力。它比较容易设计和实现。每读一次盘只能读出一块数据,也就是说数据块传送速率与单独的盘的读取速率相同。因为RAID1的校验十分完备,因此对系统的处理能力有很大的影响,通常的RAID功能由软件实现,而这样的实现方法在服务器负载比较重的时候会大大影响服务器效率。当您的系统需要极高的可靠性时,如进行数据统计,那么使用RAID1比较合适。而且RAID1技术支持“热替换”,即不断电的情况下对故障磁盘进行更换,更换完毕只要从镜像盘上恢复数据即可。当主硬盘损坏时,镜像硬盘就可以代替主硬盘工作。镜像硬盘相当于一个备份盘,可想而知,这种硬盘模式的安全性是非常高的,RAID1的数据安全性在所有的RAID级别上来说是最好的。但是其磁盘的利用率却只有50%,是所有RAID级别中最低的。
  
  RAID2:带海明码校验
  从概念上讲,RAID2同RAID3类似,两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上,条块单位为位或字节。然而RAID2使用一定的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息,使得RAID2技术实施更复杂。因此,在商业环境中很少使用。下图左边的各个磁盘上是数据的各个位,由一个数据不同的位运算得到的海明校验码可以保存另一组磁盘上,具体情况请见下图。由于海明码的特点,它可以在数据发生错误的情况下将错误校正,以保证输出的正确。它的数据传送速率相当高,如果希望达到比较理想的速度,那最好提高保存校验码ECC码的硬盘,对于控制器的设计来说,它又比RAID3,4或5要简单。没有免费的午餐,这里也一样,要利用海明码,必须要付出数据冗余的代价。输出数据的速率与驱动器组中速度最慢的相等。
  RAID3:带奇偶校验码的并行传送
  这种校验码与RAID2不同,只能查错不能纠错。它访问数据时一次处理一个带区,这样可以提高读取和写入速度,它象RAID0一样以并行的方式来存放数,但速度没有RAID0快。校验码在写入数据时产生并保存在另一个磁盘上。需要实现时用户必须要有三个以上的驱动器,写入速率与读出速率都很高,因为校验位比较少,因此计算时间相对而言比较少。用软件实现RAID控制将是十分困难的,控制器的实现也不是很容易。它主要用于图形(包括动画)等要求吞吐率比较高的场合。不同于RAID2,RAID3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效,奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。如果奇偶盘失效,则不影响数据使用。RAID3对于大量的连续数据可提供很好的传输率,但对于随机数据,奇偶盘会成为写操作的瓶颈。利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高,但是硬盘利用率得到了很大的提高,为n-1。
  RAID4:带奇偶校验码的独立磁盘结构
  RAID4和RAID3很象,不同的是,它对数据的访问是按数据块进行的,也就是按磁盘进行的,每次是一个盘。在图上可以这么看,RAID3是一次一横条,而RAID4一次一竖条。它的特点的RAID3也挺象,不过在失败恢复时,它的难度可要比RAID3大得多了,控制器的设计难度也要大许多,而且访问数据的效率不怎么好。
  
  RAID5:分布式奇偶校验的独立磁盘结构
  从它的示意图上可以看到,它的奇偶校验码存在于所有磁盘上,其中的p0代表第0带区的奇偶校验值,其它的意思也相同。RAID5的读出效率很高,写入效率一般,块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上,所以提高了可靠性,允许单个磁盘出错。RAID5也是以数据的校验位来保证数据的安全,但它不是以单独硬盘来存放数据的校验位,而是将数据段的校验位交互存放于各个硬盘上。这样,任何一个硬盘损坏,都可以根据其它硬盘上的校验位来重建损坏的数据。硬盘的利用率为n-1。但是它对数据传输的并行性解决不好,而且控制器的设计也相当困难。RAID3与RAID5相比,重要的区别在于RAID3每进行一次数据传输,需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID5来说,大部分数据传输只对一块磁盘操作,可进行并行操作。在RAID5中有“写损失”,即每一次写操作,将产生四个实际的读/写操作,其中两次读旧的数据及奇偶信息,两次写新的数据及奇偶信息。
  RAID6:带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构
  名字很长,但是如果看到图,大家立刻会明白是为什么,请注意p0代表第0带区的奇偶校验值,而pA代表数据块A的奇偶校验值。它是对RAID5的扩展,主要是用于要求数据绝对不能出错的场合。当然了,由于引入了第二种奇偶校验值,所以需要N+2个磁盘,同时对控制器的设计变得十分复杂,写入速度也不好,用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多,造成了不必须的负载。我想除了军队没有人用得起这种东西。
  RAID7:优化的高速数据传送磁盘结构
  RAID7所有的I/O传送均是同步进行的,可以分别控制,这样提高了系统的并行性,提高系统访问数据的速度;每个磁盘都带有高速缓冲存储器,实时操作系统可以使用任何实时操作芯片,达到不同实时系统的需要。允许使用SNMP协议进行管理和监视,可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率。可以连接多台主机,因为加入高速缓冲存储器,当多用户访问系统时,访问时间几乎接近于0。由于采用并行结构,因此数据访问效率大大提高。需要注意的是它引入了一个高速缓冲存储器,这有利有弊,因为一旦系统断电,在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失,因此需要和UPS一起工作。当然了,这么快的东西,价格也非常昂贵。
  RAID10:高可靠性与高效磁盘结构
  这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构,因为两种结构各有优缺点,因此可以相互补充,达到既高效又高速还可以的目的。大家可以结合两种结构的优点和缺点来理解这种新结构。这种新结构的价格高,可扩充性不好。主要用于容量不大,但要求速度和差错控制的数据库中。
  RAID53:高效数据传送磁盘结构
  越到后面的结构就是对前面结构的一种重复和再利用,这种结构就是RAID3和带区结构的统一,因此它速度比较快,也有容错功能。但价格十分高,不易于实现。这是因为所有的数据必须经过带区和按位存储两种方法,在考虑到效率的情况下,要求这些磁盘同步真是不容易。
  RAID0+1:
  把RAID0和RAID1技术结合起来,即RAID0+1。数据除分布在多个盘上外,每个盘都有其物理镜像盘,提供全冗余能力,允许一个以下磁盘故障,而不影响数据可用性,并具有快速读/写能力。要求至少4个硬盘才能作成RAID0+1。
  (3)JBOD模式
  JBOD通常又称为Span。它是在逻辑上将几个物理磁盘一个接一个连起来,组成一个大的逻辑磁盘。JBOD不提供容错,该阵列的容量等于组成Span的所有磁盘的容量的总和。JBOD严格意义上说,不属于RAID的范围。不过现在很多IDERAID控制芯片都带着种模式,JBOD就是简单的硬盘容量叠加,但系统处理时并没有采用并行的方式,写入数据的时候就是先写的一块硬盘,写满了再写第二块硬盘……
  实际应用中最常见的是RAID0RAID1RAID5和RAID10由于在大多数场合,RAID5包含了RAID2-4的优点,所以RAID2-4基本退出市场
  现在,一般认为RAID2-4只用于RAID开发研究
  (4)我们能够用得上的IDERAID
  上面是对RAID原理的叙述,而我们Pcfans最关心的是RAID的应用。我们日常使用IDE硬盘,而且很容易买到IDERAID卡和集成RAID芯片的主板。所以跟我们最贴近的是IDERAID。限于应用级别很低,IDERAID多数只支持RAID0,RAID1,RAID0+1,JBOD模式。

(2)RAID的工作原理

RAID如何实现数据存储的高稳定性呢?不妨来看一下它的工作原理。RAID按照实现原理的不同分为不同的级别,不同的级别之间工作模式是有区别的。整个的RAID结构是一些磁盘结构,通过对磁盘进行组合达到提高效率,减少错误的目的,不要因为这么多名词而被吓坏了,它们的原理实际上十分简单。问了便于说明,下面示意图中的每个方块代表一个磁盘,竖的叫块或磁盘阵列,横称之为带区。

RAID

RAID - RAID的应用 [回目录]

  开始时RAID方案主要针对SCSI硬盘系统,系统成本比较昂贵。1993年,HighPoint公司推出了第一款IDE-RAID控制芯片,能够利用相对廉价的IDE硬盘来组建RAID系统,从而大大降低了RAID的“门槛”。从此,个人用户也开始关注这项技术,因为硬盘是现代个人计算机中发展最为“缓慢”和最缺少安全性的设备,而用户存储在其中的数据却常常远超计算机的本身价格。在花费相对较少的情况下,RAID技术可以使个人用户也享受到成倍的磁盘速度提升和更高的数据安全性,现在个人电脑市场上的IDE-RAID控制芯片主要出自HighPoint和Promise公司,此外还有一部分来自AMI公司(如表2)。
  面向个人用户的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID0、RAID1和RAID0+1(RAID10)等RAID规范的支持,虽然它们在技术上无法与商用系统相提并论,但是对普通用户来说其提供的速度提升和安全保证已经足够了。随着硬盘接口传输率的不断提高,IDE-RAID芯片也不断地更新换代,芯片市场上的主流芯片已经全部支持ATA100标准,而HighPoint公司新推出的HPT372芯片和Promise最新的PDC20276芯片,甚至已经可以支持ATA133标准的IDE硬盘。在主板厂商竞争加剧、个人电脑用户要求逐渐提高的今天,在主板上板载RAID芯片的厂商已经不在少数,用户完全可以不用购置RAID卡,直接组建自己的磁盘阵列,感受磁盘狂飙的速度。

RAID - 技术术语 [回目录]

硬盘镜像(Disk Mirroring):硬盘镜像最简单的形式是,一个主机控制器带二个互为镜像的硬盘。数据同时写入二个硬盘,二个硬盘上的数据完全相同,因此一个硬盘故障时,另一个硬盘可提供数据。

硬盘数据跨盘(Disk Spanning):利用这种技术,几个硬盘看上去像是一个大硬盘;这个虚拟盘可以把数据跨盘存储在不同的物理盘上,用户不需关心哪个盘上存有他需要的数据。

硬盘数据分段(Disk Striping):数据分散存储在几个盘上。数据的第一段放在盘0,第2段放在盘1,……直至达到硬盘链中的最后一个盘,然后下一个逻辑段将放在硬盘0,再下一个逻辑段放在盘1,如此循环直至完成写操作。

双控(Duplexing):这里指的是用二个控制器来驱动一个硬盘子系统。一个控制器发生故障,另一个控制器马上控制硬盘操作。此外,如果编写恰当的控制器软件,可实现不同的硬盘驱动器同时工作。

容错(Fault Tolerant):具有容错功能的机器有抗故障的能力。例如RAID 1镜像系统是容错的,镜像盘中的一个出故障,硬盘子系统仍能正常工作。

主机控制器(Host Adapter):这里指的是使主机和外设进行数据交换的控制部件(如SCSI控制器)。

热修复(Hot Fix):指用一个硬盘热备份来替换发生的故障的硬盘。要注意故障盘并不是真正地被物理替换了。用作热备份的盘被加载上故障盘原来的数据,然后系统恢复工作。

热补(Hot Patch):具有硬盘热备份,可随时替换故障盘的系统。

热备份(Hot Spare):与CPU系统电连接的硬盘,它能替换下系统中的故障盘。与冷备份的区别是,冷备份盘平时与机器不相连接,硬盘故障时才换下故障盘。

平均数据丢失时间(MTBDL-Mean Time Between Data Loss):发生数据丢失的事件间的平均时间。

平均无故障工作时间(MTBF-Mean Time Between Failure或MTIF):设备平均无故障运行时间。

廉价冗余磁盘阵列(RAID-Redundant Array of Inexpensive Drives):一种将多个廉价硬盘组合成快速,有容错功能的硬盘子系统的技术。

系统重建(Reconstruction or Rebuild):一个硬盘发生故障后,从其它正确的硬盘数据和奇偶信息恢复故障盘数据的过程。

恢复时间(Reconstruction Time):为故障盘重建数据所需要的时间。

单个大容量硬盘(SLED-Singe Expensive Drive)。

传输速率(Transfer Rate):指在不同条件下存取数据的速度。

虚拟盘(Virtual Disk):与虚拟存储器类似,虚拟盘是一个概念盘,用户不必关心他的数据写在哪个物理盘上。虚拟盘一般跨越几个物理盘,但用户看到的只是一个盘。

RAID - 阵列级别 [回目录]

RAID1、RAID0 无差错控制的带区组

要实现RAID0必须要有两个以上硬盘驱动器,RAID0实现了带区组,数据并不是保存在一个硬盘上,而是分成数据块保存在不同驱动器上。因为将数据分布在不同驱动器上,所以数据吞吐率大大提高,驱动器的负载也比较平衡。如果刚好所需要的数据在不同的驱动器上效率最好。它不需要计算校验码,实现容易。它的缺点是它没有数据差错控制,如果一个驱动器中的数据发生错误,即使其它盘上的数据正确也无济于事了。不应该将它用于对数据稳定性要求高的场合。如果用户进行图象(包括动画)编辑和其它要求传输比较大的场合使用RAID0比较合适。同时,RAID可以提高数据传输速率,比如所需读取的文件分布在两个硬盘上,这两个硬盘可以同时读取。那么原来读取同样文件的时间被缩短为1/2。

(1)、RAID 0最简单方式

就是把x块同样的硬盘用硬件的形式通过智能磁盘控制器或用操作系统中的磁盘驱动程序以软件的方式串联在一起,形成一个独立的逻辑驱动器,容量是单独硬盘的x倍,在电脑数据写时被依次写入到各磁盘中,当一块磁盘的空间用尽时,数据就会被自动写入到下一块磁盘中,它的好处是可以增加磁盘的容量。速度与其中任何一块磁盘的速度相同,如果其中的任何一块磁盘出现故障,整个系统将会受到破坏,可靠性是单独使用一块硬盘的1/n。

(2)、RAID 0的另一方式

是用n块硬盘选择合理的带区大小创建带区集,最好是为每一块硬盘都配备一个专门的磁盘控制器,在电脑数据读写时同时向n块磁盘读写数据,速度提升n倍。提高系统的性能。

2、RAID 1 镜象结构

RAID 1称为磁盘镜像:把一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘上,在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上,具有很高的数据冗余能力,但磁盘利用率为50%,故成本最高,多用在保存关键性的重要数据的场合。RAID 1有以下特点:

(1)、RAID 1的每一个磁盘都具有一个对应的镜像盘,任何时候数据都同步镜像,系统可以从一组镜像盘中的任何一个磁盘读取数据。

(2)、磁盘所能使用的空间只有磁盘容量总和的一半,系统成本高。

(3)、只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用,甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行。

(4)、出现硬盘故障的RAID系统不再可靠,应当及时的更换损坏的硬盘,否则剩余的镜像盘也出现问题,那么整个系统就会崩溃。

(5)、更换新盘后原有数据会需要很长时间同步镜像,外界对数据的访问不会受到影响,只是这时整个系统的性能有所下降。

(6)、RAID 1磁盘控制器的负载相当大,用多个磁盘控制器可以提高数据的安全性和可用性。

3、RAID0+1

把RAID0和RAID1技术结合起来,数据除分布在多个盘上外,每个盘都有其物理镜像盘,提供全冗余能力,允许一个以下磁盘故障,而不影响数据可用性,并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立带区集至少4个硬盘。

4、RAID2 带海明码校验

从概念上讲,RAID 2 同RAID 3类似, 两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上, 条块单位为位或字节。然而RAID 2 使用一定的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息,使得RAID 2技术实施更复杂。因此,在商业环境中很少使用。由于海明码的特点,它可以在数据发生错误的情况下将错误校正,以保证输出的正确。它的数据传送速率相当高,如果希望达到比较理想的速度,那最好提高保存校验码ECC码的硬盘,对于控制器的设计来说,它又比RAID3,4或5要简单。没有免费的午餐,这里也一样,要利用海明码,必须要付出数据冗余的代价。输出数据的速率与驱动器组中速度最慢的相等。

5、RAID3:带奇偶校验码的并行传送

RAID 3使用一个专门的磁盘存放所有的校验数据,而在剩余的磁盘中创建带区集分散数据的读写操作。当一个完好的RAID 3系统中读取数据,只需要在数据存储盘中找到相应的数据块进行读取操作即可。但当向RAID 3写入数据时,必须计算与该数据块同处一个带区的所有数据块的校验值,并将新值重新写入到校验块中,这样无形虽增加系统开销。当一块磁盘失效时,该磁盘上的所有数据块必须使用校验信息重新建立,如果所要读取的数据块正好位于已经损坏的磁盘,则必须同时读取同一带区中的所有其它数据块,并根据校验值重建丢失的数据,这使系统减慢。当更换了损坏的磁盘后,系统必须一个数据块一个数据块的重建坏盘中的数据,整个系统的性能会受到严重的影响。RAID 3最大不足是校验盘很容易成为整个系统的瓶颈,对于经常大量写入操作的应用会导致整个RAID系统性能的下降。RAID 3适合用于数据库WEB服务器等。

6、 RAID4 带奇偶校验码的独立磁盘结构

RAID4即带奇偶校验码的独立磁盘结构,RAID4和RAID3很象,它对数据的访问是按数据块进行的,也就是按磁盘进行的,每次是一个盘,RAID4的特点和RAID3也挺象,不过在失败恢复时,它的难度可要比RAID3大得多了,控制器的设计难度也要大许多,而且访问数据的效率不怎么好。

RAID7、 RAID5 分布式奇偶校验的独立磁盘结构

RAID 5把校验块分散到所有的数据盘中。RAID 5使用了一种特殊的算法,可以计算出任何一个带区校验块的存放位置。这样就可以确保任何对校验块进行的读写操作都会在所有的RAID磁盘中进行均衡,从而消除了产生瓶颈的可能。RAID5的读出效率很高,写入效率一般,块式的集体访问效率不错。RAID 5提高了系统可靠性,但对数据传输的并行性解决不好,而且控制器的设计也相当困难。

8、RAID6 带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构

RAID6即带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构,它是对RAID5的扩展,主要是用于要求数据绝对不能出错的场合,使用了二种奇偶校验值,所以需要N+2个磁盘,同时对控制器的设计变得十分复杂,写入速度也不好,用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多,造成了不必须的负载,很少人用。

9、 RAID7 优化的高速数据传送磁盘结构

RAID7即优化的高速数据传送磁盘结构,它所有的I/O传送均是同步进行的,可以分别控制,这样提高了系统的并行性和系统访问数据的速度;每个磁盘都带有高速缓冲存储器,实时操作系统可以使用任何实时操作芯片,达到不同实时系统的需要。允许使用SNMP协议进行管理和监视,可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率。可以连接多台主机,当多用户访问系统时,访问时间几乎接近于0。但如果系统断电,在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失,因此需要和UPS一起工作,RAID7系统成本很高。

10、 RAID10 高可靠性与高效磁盘结构

RAID10即高可靠性与高效磁盘结构它是一个带区结构加一个镜象结构,可以达到既高效又高速的目的。这种新结构的价格高,可扩充性不好。

11、 RAID53 高效数据传送磁盘结构

RAID7即高效数据传送磁盘结构,是RAID3和带区结构的统一,因此它速度比较快,也有容错功能。但价格十分高,不易于实现。
  
RAID级别的选择有三个主要因素:可用性(数据冗余)、性能和成本。如果不要求可用性,选择RAID0以获得最佳性能。如果可用性和性能是重要的而成本不是一个主要因素,则根据硬盘数量选择RAID 1。如果可用性、成本和性能都同样重要,则根据一般的数据传输和硬盘的数量选择RAID3、RAID5。

RAID - 应用 [回目录]

开始时RAID 方案主要针对SCSI硬盘系统,系统成本比较昂贵。1993年,HighPoint公司推出了第一款IDE-RAID控制芯片,能够利用相对廉价的IDE 硬盘来组建RAID系统,从而大大降低了RAID的“门槛”。从此,个人用户也开始关注这项技术,因为硬盘是现代个人计算机中发展最为“缓慢”和最缺少安全性的设备,而用户存储在其中的数据却常常远超计算机的本身价格。在花费相对较少的情况下,RAID技术可以使个人用户也享受到成倍的磁盘速度提升和更高的数据安全性,现在个人电脑市场上的IDE-RAID控制芯片主要出自HighPoint和Promise公司,此外还有一部分来自AMI公司。

面向个人用户的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID 0、RAID 1和RAID 0+1(RAID 10)等RAID规范的支持,虽然它们在技术上无法与商用系统相提并论,但是对普通用户来说其提供的速度提升和安全保证已经足够了。随着硬盘接口传输率的不断提高,IDE-RAID芯片也不断地更新换代,芯片市场上的主流芯片已经全部支持ATA 100标准,而HighPoint公司新推出的HPT 372芯片和Promise最新的PDC20276芯片,甚至已经可以支持ATA 133标准的IDE硬盘。在主板厂商竞争加剧、个人电脑用户要求逐渐提高的今天,在主板上板载RAID芯片的厂商已经不在少数,用户完全可以不用购置 RAID卡,直接组建自己的磁盘阵列,感受磁盘狂飙的速度。

词条内容仅供参考,如果您需要解决具体问题
(尤其在法律、医学等领域),建议您咨询相关领域专业人士。

标签: RAID

同义词: 独立冗余磁盘阵列

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更新时间 : 2009-06-19

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